Ein Sensor (auch genannt Entdecker) ist ein Konverter, der eine physische Menge misst und sie in ein Signal umwandelt, das von einem Beobachter oder durch (heute größtenteils elektronisch) Instrument gelesen werden kann. Zum Beispiel wandelt ein Thermometer des Quecksilbers im Glas die gemessene Temperatur in die Vergrößerung und Zusammenziehung einer Flüssigkeit um, die auf einer kalibrierten Glastube gelesen werden kann. Ein Thermoelement wandelt Temperatur zu einer Produktionsstromspannung um, die durch einen Voltmeter gelesen werden kann. Für die Genauigkeit werden die meisten Sensoren gegen bekannte Standards kalibriert.

Sensoren werden in täglichen Gegenständen wie berührungsempfindliche Aufzug-Knöpfe (fühlbarer Sensor) und Lampen verwendet, die sich verdunkeln oder sich durch das Berühren der Basis aufhellen. Es gibt auch unzählige Anwendungen für Sensoren, deren die meisten Menschen nie bewusst sind. Anwendungen schließen Autos, Maschinen, Weltraum, Medizin, Herstellung und Robotertechnik ein.

Ein Sensor ist ein Gerät, das erhält und auf ein Signal antwortet.

Eine Empfindlichkeit eines Sensors zeigt an, wie viel die Produktion des Sensors ändert, wenn sich die gemessene Menge ändert. Zum Beispiel, wenn das Quecksilber in einem Thermometer 1 Cm bewegt, wenn die Temperaturänderungen durch 1 °C, die Empfindlichkeit 1 Cm / ° C ist (es ist grundsätzlich der Steigungsdy/Dx das Annehmen einer geradlinigen Eigenschaft). Sensoren, die sehr kleine Änderungen messen, müssen sehr hohe Empfindlichkeiten haben. Sensoren haben auch einen Einfluss, was sie messen; zum Beispiel kühlt ein in eine heiße Tasse von Flüssigkeit eingefügtes Raumtemperaturthermometer die Flüssigkeit ab, während die Flüssigkeit das Thermometer heizt. Sensoren müssen entworfen werden, um eine kleine Wirkung anzuhaben, was gemessen wird; das Bilden des Sensors kleiner verbessert häufig das und kann andere Vorteile einführen. Technischer Fortschritt erlaubt immer mehr Sensoren, auf einer mikroskopischen Skala als Mikrosensoren mit der MEMS Technologie verfertigt zu werden. In den meisten Fällen erreicht ein Mikrosensor eine bedeutsam höhere Geschwindigkeit und Empfindlichkeit im Vergleich zu makroskopischen Annäherungen.

Klassifikation von Maß-Fehlern

Ein guter Sensor folgt den folgenden Regeln:

• zum gemessenen Eigentum nur empfindlich

• gegen jedes andere Eigentum unempfindlich, um wahrscheinlich in seiner Anwendung gestoßen zu werden
• Beeinflusst das gemessene Eigentum nicht

Ideale Sensoren werden entworfen, um geradlinig oder zu etwas einfacher mathematischer Funktion des Maßes geradlinig, normalerweise logarithmisch zu sein. Das Produktionssignal solch eines Sensors ist zum Wert oder der einfachen Funktion des gemessenen Eigentums linear proportional. Die Empfindlichkeit wird dann als das Verhältnis zwischen Produktionssignal und gemessenem Eigentum definiert. Zum Beispiel, wenn ein Sensor Temperatur misst und eine Stromspannungsproduktion hat, ist die Empfindlichkeit eine Konstante mit der Einheit [V/K]; dieser Sensor ist geradlinig, weil das Verhältnis an allen Punkten des Maßes unveränderlich ist.

Sensorabweichungen

Wenn der Sensor nicht ideal ist, können mehrere Typen von Abweichungen beobachtet werden:

• Die Empfindlichkeit kann sich in der Praxis vom angegebenen Wert unterscheiden. Das wird einen Empfindlichkeitsfehler genannt, aber der Sensor ist noch geradlinig.
• Da die Reihe des Produktionssignals immer beschränkt wird, wird das Produktionssignal schließlich ein Minimum oder Maximum erreichen, wenn das gemessene Eigentum die Grenzen überschreitet. Der volle Skalenbereich definiert die maximalen und minimalen Werte des gemessenen Eigentums.
• Wenn das Produktionssignal nicht Null ist, wenn das gemessene Eigentum Null ist, hat der Sensor einen Ausgleich oder Neigung. Das wird als die Produktion des Sensors am Nulleingang definiert.
• Wenn die Empfindlichkeit über die Reihe des Sensors nicht unveränderlich ist, wird das nicht Linearität genannt. Gewöhnlich wird das durch den Betrag definiert die Produktion unterscheidet sich vom idealen Verhalten über die volle Reihe des Sensors, häufig bemerkt als ein Prozentsatz der vollen Reihe.
• Wenn die Abweichung durch eine schnelle Änderung des gemessenen Eigentums mit der Zeit verursacht wird, gibt es einen dynamischen Fehler. Häufig wird dieses Verhalten mit einem bedeuten Anschlag beschrieben, Empfindlichkeitsfehler und Phase-Verschiebung als Funktion der Frequenz eines periodischen Eingangssignals zeigend.
• Wenn sich das Produktionssignal langsam unabhängig des gemessenen Eigentums ändert, wird das als Antrieb (Fernmeldewesen) definiert.
• Langfristiger Antrieb zeigt gewöhnlich eine langsame Degradierung von Sensoreigenschaften im Laufe eines langen Zeitraumes der Zeit an.
• Geräusch ist eine zufällige Abweichung des Signals, das sich rechtzeitig ändert.
• Magnetische Trägheit ist ein Fehler, der dadurch verursacht ist, wenn das gemessene Eigentum Richtung umkehrt, aber es gibt einen begrenzten Zeitabstand rechtzeitig für den Sensor, um zu antworten, einen verschiedenen Ausgleich-Fehler in einer Richtung schaffend, als im anderen.
• Wenn der Sensor eine Digitalproduktion hat, ist die Produktion im Wesentlichen eine Annäherung des gemessenen Eigentums. Der Annäherungsfehler wird auch digitization Fehler genannt.
• Wenn das Signal digital kontrolliert wird, kann die Beschränkung der ausfallenden Frequenz auch einen dynamischen Fehler verursachen, oder wenn das variable oder hinzugefügt hat, dass Geräuschgeräuschänderungen regelmäßig an einer Frequenz in der Nähe von einem Vielfache der ausfallenden Rate aliasing Fehler veranlassen können.
• Der Sensor kann einigermaßen zu Eigenschaften außer dem Eigentum empfindlich sein, das wird misst. Zum Beispiel sind die meisten Sensoren unter Einfluss der Temperatur ihrer Umgebung.

Alle diese Abweichungen können als systematische Fehler oder zufällige Fehler klassifiziert werden. Systematische Fehler können manchmal für mittels einer Art Kalibrierungsstrategie ersetzt werden. Geräusch ist ein zufälliger Fehler, der durch die Signalverarbeitung wie Entstörung gewöhnlich auf Kosten des dynamischen Verhaltens des Sensors reduziert werden kann.

Entschlossenheit

Die Entschlossenheit eines Sensors ist die kleinste Änderung, die sie in der Menge entdecken kann, die sie misst. Häufig in einer Digitalanzeige wird kleinste positive Ziffer schwanken, anzeigend, dass Änderungen dieses Umfangs gerade noch aufgelöst werden. Die Entschlossenheit ist mit der Präzision verbunden, mit der das Maß gemacht wird. Zum Beispiel kann eine Abtastung tunneling Untersuchung (sammelt ein feiner Tipp in der Nähe von einer Oberfläche einen Elektrontunnelbau-Strom), Atome und Moleküle auflösen.

Typen

Sensoren in der Natur

Alle lebenden Organismen enthalten biologische Sensoren mit Funktionen, die denjenigen der mechanischen beschriebenen Geräte ähnlich sind. Die meisten von diesen sind spezialisierte Zellen, die empfindlich sind zu:

• Licht, Bewegung, Temperatur, magnetische Felder, Ernst, Feuchtigkeit, Feuchtigkeit, Vibrieren, Druck, elektrische Felder, Ton und andere physische Aspekte der Außenumgebung
• Physische Aspekte der inneren Umgebung, wie Strecken, Bewegung des Organismus und Position von Anhängen (proprioception)
• Umweltmoleküle, einschließlich Toxine, Nährstoffe und pheromones
• Bewertung der biomolecules Wechselwirkung und einiger Kinetik-Rahmen
• Inneres metabolisches Milieu, wie Traubenzucker-Niveau, Sauerstoff-Niveau oder osmolality
• Innere Signalmoleküle, wie Hormone, neurotransmitters, und cytokines
• Unterschiede zwischen Proteinen des Organismus selbst und der Umgebung oder ausländischen Wesen.

Biosensor

In biomedicine und Biotechnologie werden Sensoren, die analytes dank eines biologischen Bestandteils, wie Zellen, Protein, Nukleinsäure oder biomimetic Polymer entdecken, biosensors genannt.

Wohingegen ein nichtbiologischer Sensor, sogar organisch (=carbon Chemie), für biologischen analytes Sensor oder nanosensor (solch ein Mikroausleger) genannt wird. Diese Fachsprache bewirbt sich sowohl in vitro als auch in vivo Anwendungen.

Der encapsulation des biologischen Bestandteils in biosensors, zeichnet mit einem ein bisschen verschiedenen Problem aus, dass gewöhnliche Sensoren, das entweder mittels einer halbdurchlässigen Barriere, wie eine Dialyse-Membran oder ein Hydrogel, eine 3D-Polymer-Matrix getan werden kann, die entweder physisch das Abfragungsmakromolekül oder chemisch beschränkt (wird Makromolekül zum Schafott gebunden).

Siehe auch

Weiterführende Literatur

• M. Kretschmar und S. Welsby (2005), Kapazitive und Induktive Versetzungssensoren, im Sensortechnologiehandbuch, Redakteur von J. Wilson, Newnes: Burlington, Massachusetts
• C. A. Grimes, E. C. Dickey und M. V. Pishko (2006), Enzyklopädie von Sensoren (10-bändiger Satz), amerikanische Wissenschaftliche Herausgeber. Internationale Standardbuchnummer 1 58883 056 X
• M. Pohanka, O. Pavlis und P. Skladal. Schnelle Charakterisierung von Monoclonal Antikörpern mit dem Piezoelektrischen Immunosensor. Sensoren 2007, 7, 341-353
• Clifford K. Ho, Alex Robinson, David R. Miller und Mary J. Davis. Übersicht von Sensoren und Bedürfnissen nach der Umweltüberwachung. Sensoren 2005, 5, 4-37

Links

• Kapazitive Sensortheorie/Tutorenkurs der Position/Versetzung
• Das Vergleichen kapazitiv und Wirbelstrom-Sensoren
• Sensoren - Offene Zugriffszeitschrift von MDPI
• SensEdu; wie Sensoren arbeiten
• Radiowasserstoffsensor
• Sensoren und Auslöser A: Physisch - Zeitschrift von Elsevier
• Sensoren und Auslöser B: Chemisch - Zeitschrift von Elsevier
• Elektronische Automobilsensoren
• Wandler, Sensoren